Лабораторна робота № 4 Тема: Вплив зусилля затиску на точність обробки

Мета роботи: одним з впливових чинників на точність обробки є зусилля затиску заготовки, а також її жорсткість. Особливого значення цей вплив набуває при обробці пустотілих заготовок (розточування, обточування, зовнішнє і внутрішнє шліфування тощо), з затиском їх в самоцентруючому патроні.

Розглядається випадок розточування кільцевої заготовки (рис. 1), яка закріплюється в 3-кулачковому самоцентруючому патроні.

На цьому прикладі студенти мають отримати досвід в обов’язковому врахуванні схеми базування і закріплення заготовки перед обробкою на точність після її розкріплення.

Вимірювальний інструмент

1. Мікрометр МК 25-50;

2. Мікрометр МК 0-25;

3. Нутромір 18-50;

4. Індикатор з ціню поділки 0,01 мм.

5. Набір кінцевих плоскопаралельних мір довжини (великий).

6. Різальний інструмент. Різець розточувальний з напаяною пластиною Т15К6. Геометрія: передній кут γ = +8º, задній кут α = 6º, головний кут в плані φ = 45º, кут нахилу головної різальної кромки λ = – 5º, допоміжний кут в плані φ₁ = 30º, радіус скруглення при вершині r = 0,1 мм.

7. Ключ динамометричний.

Теоретичні залежності наведені нижче.

Рис. 1. Розточка кільця. Сталь 45

, (1)

де ;

R – радіус нейтральної осі;

І – момент інерції площі розрізу заготовки, ;

Е– модуль пружності матеріалу заготовки;

К_n – коефіцієнт, який залежить від числа n місць затиску заготовки (рис. 2).

Рис. 2. Розрахункові значення коефіцієнта К_n

(2)

М_різ < М_кр ,

де М_кр – момент, що протидіє з боку механізму затиску;

М_різ – момент від сили різання P_z. М_різ = (d_і – оброблюваний діаметр).

Крім того діють силиP_xiP_z.

Зусилля затиску на один кулачок:,

де – коефіцієнт тертя;

k – коефіцієнт запасу сили затиску.

Загальна сила затиску заготовки:

,

де n – кількість місць затиску.

Від кожної сили Р виникає силаQ₁.

Затискна сила буде: , Н, (3)

де f–коефіцієнт тертя;

М_кр=, Н·мм . (4)

З іншого боку

,Н; (5)

, (6)

де t–глибина різання, мм;

S– подача, мм/об;

Р_пит – питома сила різання, що залежить від оброблюваного

матеріалу, Н/мм².

, Н. (7)

По мірі затуплення різальної кромки Р_пит збільшується до 30 %. Тому потрібно ввести коефіцієнт запасу сили затиску k = 2…2,5.

Динамічна сила різання

, (8)

звідки , Н, (9)

К – для кулачків гладких = 0,1...0,15.

Відцентрова сила, що діє на затискні кулачки:

, (10)

де М – маса кулачка, кг;

R–радіус від осі шпинделя, с^-1;

ω – кутова швидкість, с^-1;

G – вага кулачка, Н;

g–прискорення вільного падіння, м/с²;

n – частота обертання шпинделя, хв.^-1.

, Н, (11)

де „+” відноситься до зовнішнього затиску;

„–” – до затиску за внутрішнім діаметром.

, с^-1, (12)

Q_ст іQ_дин у даН(да – дека = 10¹).

Рис. 3. Залежність сили затиску клинового патрона від частоти

обертання шпинделя

Порядок проведення досліду

1. Провести вимірювання заготовки по зовнішньому діаметру d, внутрішньому діаметру d₃, ширині в. Дані внести в таблицю. Точність вимірів ± 0,05 мм.

2. Провести розрахунки необхідної сили затискання заготовки за формулою 9, встановивши глибину різання t = 0,5 мм; S = 0,05 мм/об; n = 500об/хв..

3. Закріпити заготовку в 3-х-кулачковому патроні, витримавши момент на ключі, визначений за залежністю М_кр =1Нм → 250Н =(Додаток ). Навести три риски на торці заготовки навпроти кулачків (патрон Ø250мм).

4. Розточити отвір.

5. Виміряти нутроміром діаметр отвору, визначити його овальність.

6. Неповністю розтиснути кільце і перевірити отвір, визначити відхилення від круглості R_d (огранку).

7. Провести теоретичне визначенняR_d і порівняти з експериментально отриманим.

8. Експеримент провести двічі.

№ заг.

Заготовка

Розмір отвору після розточки без розтискання, мм

Огранка отвору після зняття зусиль затискання (без зняття з верстата)

Результат теоретичного розрахунку

Відхилення від теоретичних розрахунків

d, мм

d3, мм

в, мм

di

R dексп,

Rd, ср

Rd теор

%

0º

90º

0º

90º

0º

90º

0°

60°

120°

180°

240°

300°

І

ІІ

Додаток 1

Момент на ключі 3-кулачкового самоцентруючого патрона

в залежності від сумарного зусилля затиску заготовки

№ з/п	Діаметр 3- кулачкового патрона за ГОСТ 2675-80	Максимальне сумарне зусилля затиску 3-кулачкового патрона, Н	Максимальний крутний момент на ключі, Н·м	Сумарне зусилля затиску при крутному моменті на ключі 1Н·м
1	80	7840	34,3	228,6
2	100	8820	49,0	180
3	125	16660	73,5	226,7
4	160	24500	122,5	200
5	200	29400	156,8	187,5
6	250	44100	176,4	250
7	315	53900	196	275
8	400	63700	274,4	232
9	500	83300	352,8	236
10	630	102900	450,8	228